清平水库瓦窑堡滑坡稳定性分析
杨荣科,辜明清
(四川省水利水电勘测设计研究院 勘察分院，四川 郫县611731)
摘 要：瓦窑堡滑坡是位于清平水库坝址上游左岸的一个大型古滑坡，水库蓄水后的滑坡稳定性评价是水库区重大工程地质问题之一。根据大量的勘察试验资料，分析了滑坡的成因和形成机制，利用反演计算进行了滑坡稳定分析评价。
关键词：滑坡；抗剪强度；稳定性；清平水库
1引言
瓦窑堡滑坡是位于清平水库枇杷岩坝址上游1.4 km左岸的大型滑坡，水库蓄水后该滑坡的稳定性是近坝库岸的主要工程地质问题。分析滑坡的工程地质条件，针对滑坡形成机制，采用反演进行稳定性评价，是对古滑坡稳定性评价较适用的方法。
2滑坡基本特征和工程地质条件
瓦窑堡滑坡地面高程884～1 155 m。据地表地质测绘，滑坡体长约450 m，宽290～450 m，厚30～65 m，体积约364×104 m3。滑坡体在平面上呈“板斧”形，两侧以冲沟为界，下游侧缘冲沟切割至滑坡床基岩，沟深3～10 m，沿滑面无地下水点出露，见图1。滑坡后缘地形坡度30°～45°，并见张开5～15 cm的拉裂缝；中部地形平缓，坡度12°～30°，呈阶梯形；前缘剪切口明显，与
2al河床砂卵石（Q4）接触。滑坡体总体地形坡向N60°～70°W。
滑坡区出露的地层主要有：二叠系上统长兴组（P2c）中厚层灰岩，下部
常夹碳质页岩；龙潭组（P2l）上部为碳质页岩夹煤层，下部为厚3.4～6.5 m的
粘土岩；二叠系上统茅口组（P1m）为中厚层灰岩夹泥质灰岩；地表分布第四系坡
积层（Q 4 dl ）。滑坡地段在构造上位于照壁山倒转向斜核部附近，有近南北向断裂之瓦窑堡断裂（F5）从滑坡后缘一带通过。瓦窑堡断裂走向北东，倾
向北西，倾角54°左右，延伸约24 km，上、下盘均为灰岩，滑坡一带下盘为龙潭组之碳质页岩。断层破碎带一般厚10～40 cm，由断层角砾、挤压破碎透镜体等组成。
勘探资料表明，组成滑坡体的物质主要有：上部为第四系坡积层之块碎石夹粘土，厚2～10 m，在瓦ZK2内侧地段，块碎石夹粘土层之下有一粘土层，厚0～18 m，横向展布约180 m，纵向展布约130 m；坡积层之下为由灰岩组成的假基岩，厚15～42 m。假基岩在滑坡体后缘段产状为N24°E/NW∠25°；中段为N21°～55°E/NW∠46°～54°；前缘为N9°～10°E/SE∠9°～10°，并见有明显的反倾特征。滑坡床为茅口组灰岩，产状为N21°～53°E/NW∠46°～54°，钻孔岩心中，在近滑床附近局部可见擦痕和镜面。滑动带土厚1.7～2.2 m，在组成滑动带的物质中，上部为粘土夹碎石，粘土为棕黄色，呈可塑状，粘粒含量为40%～50%；下部以块碎石夹粘土为主，块碎石呈棱角状 次棱角状，个别碎石已见磨圆，有明显擦痕。根据滑坡体的组成物质、结构及钻孔资料，滑坡体物质透水性好，滑坡体内地下水贫乏，地下水位高程稳定在825～831 m，位于滑坡床以下的基岩中。
3滑坡的成因及形成机制分析
瓦窑堡滑坡处于照壁山倒转向斜核部附近，岩体中裂隙发育，主要裂隙产状为：（1）N56°E/SE∠14°; （2）N24°W/NE∠55°；（3）N32°～
46°E/SE∠72°～78°。坡前有绵远河流过，由于河流侧向淘蚀冲刷，从而有利于边坡临空面的形成。滑坡的形成与其所处的地形、地貌、地层岩性及地质构造密切相关。滑坡体后的岸坡为瓦窑堡断层切割，断层走向平行于岸坡，倾向坡外，倾角为44°～55°。岩层在裂隙切割下，特别是N56°E/SE∠14°这一组缓倾角裂隙与其它裂隙和岩层面之间易形成不利组合，并在受到断层影响以及边坡岩体在长期自重应力作用下，沿瓦窑堡断层破碎带附近产生了一系列拉裂面，从而产生了蠕变卸荷作用，同时也为地表水沿拉裂面下渗提供了有利条件。地下水沿岩石层面或穿过裂隙向绵远河排泄，在地下水长期作用下，使裂隙间的咬合力进一步降低，从而降低了边坡岩体的抗剪强度，加速了边坡岩体的变形。 而在1934
年8月连续7 d特大暴雨的情况下，地表水沿断层破碎带及拉张裂隙快速渗入，且来不及排泄于河床，在孔隙水压力和动水压力的共同推动下，边坡岩体向临空面滑移，从而形成了较大规模的滑坡，并曾一度堵断绵远河。
综上所述，该滑坡是在特定的地质条件下，由于诸方面的综合作用，在由蠕变 拉裂 岩体压碎变形 破裂面扩张贯通 滑移的机制下形成的。 4稳定性验算及评价
4.1计算边界条件及参数的确定
(1)按滑动面基本呈折线型的特点，选用“分段推力传递法”进行稳定性验算。根据瓦窑堡滑坡的地貌特征及滑体的结构特征，选择具代表主滑方向的破面（瓦Ⅰ）为计算破面，计算块段划分详见图1，其计算公式如下：
式中Pi为第i块段剩余下滑力；Wi为第i块段滑体重量；Qi为条块间孔隙水压力；
KH为地震系数；Ci为第i块段滑面凝聚力；Li为第i块段滑面长度；Pi-1为第I-1块段剩余下滑力；αi为第i块段滑面坡角；Ui为滑面上孔隙水压力；ψi为传力系数，ψi=cos(αi-1-αi)- sin (αi-1-αi) tg φi；tgφi为第i块段滑面内
摩擦系数；Kc为滑坡推力安全系数，极限平衡时K c=1.0 ；
(2)因滑坡两侧缘冲沟已切割至滑床基岩，故可不考虑侧向摩擦阻力；
(3)考虑到滑坡体天然地下的水位在滑动面以下的基岩内，因此，在天然状态下滑块重量计算时用各岩层的天然容重。在水库蓄水位为909.5 m，滑坡体部分被水淹没时，水位线以上仍用天然容重，蓄水位以下用浮容重。在水库放水至死水位887 m，正常蓄水位以上用天然容重，死水位至正常蓄水位之间部分用饱和容重，死水位以下用浮容重；
(4)由于该滑坡为已经形成多年的古滑坡，因此采用反算法求得滑面抗剪强度φ=20°，C =0.045 MPa。再根据滑动面物质组成特征，结合工程类比并考虑水库蓄水后在水的浸润作用下滑坡土体被软化，其强度降低的可能，故按反算值折减0.8倍后，确定用于本滑坡稳定计算的内摩擦角为16°，凝聚力C=0.035 MPa。根据试验成果，确定滑坡体中的块碎石夹粘土天然容重为1.83 t/m3，饱和容重为2.03 t/m3，粘土天然容重为1.75 t/m3，饱和容重为2.03 t/m3。假基岩则在灰岩试验指标类比后，其天然容重使用2.25 t/m3，饱和容重用2.03 t/m3。
4.2验算结果
使用计算机对该滑坡在多种不同因素组合情况下的稳定性进行计算，计算成果见表1。
通过上述计算表明，滑坡体在天然状态下处于稳 定状态，与实际情况相吻合，从1934年形成滑坡到现在未见滑坡有任何活动迹象。在水库蓄水后并考虑地震因素，滑坡仍可处于稳定状态，仅在水库放空时并考虑在地震因素影响的情况下，滑坡将处于临界稳定状态，有可能整体失稳。
5建议处理措施
通过验算得知，在大多数情况下滑坡仍可处于稳定状态。鉴于瓦窑堡滑坡所处位置与水库大坝的关系及对水库正常运行的重要性，以及计算时确定边界条件和选择参数的局限性，故在选择坝址时，为确保水库正常运行不受影响，建议对滑坡体前缘部位采取适宜的抗滑工程处理措施，不能随意人为破坏滑坡体的基本形态。本区地处绵远河暴雨多发带，年降雨量大，滑坡体后缘应适当布置排水设施。
四川水力发电
清平水库瓦窑堡滑坡稳定性分析
杨荣科,辜明清
(四川省水利水电勘测设计研究院 勘察分院，四川 郫县611731)
摘 要：瓦窑堡滑坡是位于清平水库坝址上游左岸的一个大型古滑坡，水库蓄水后的滑坡稳定性评价是水库区重大工程地质问题之一。根据大量的勘察试验资料，分析了滑坡的成因和形成机制，利用反演计算进行了滑坡稳定分析评价。
关键词：滑坡；抗剪强度；稳定性；清平水库
1引言
瓦窑堡滑坡是位于清平水库枇杷岩坝址上游1.4 km左岸的大型滑坡，水库蓄水后该滑坡的稳定性是近坝库岸的主要工程地质问题。分析滑坡的工程地质条件，针对滑坡形成机制，采用反演进行稳定性评价，是对古滑坡稳定性评价较适用的方法。
2滑坡基本特征和工程地质条件
瓦窑堡滑坡地面高程884～1 155 m。据地表地质测绘，滑坡体长约450 m，宽290～450 m，厚30～65 m，体积约364×104 m3。滑坡体在平面上呈“板斧”形，两侧以冲沟为界，下游侧缘冲沟切割至滑坡床基岩，沟深3～10 m，沿滑面无地下水点出露，见图1。滑坡后缘地形坡度30°～45°，并见张开5～15 cm的拉裂缝；中部地形平缓，坡度12°～30°，呈阶梯形；前缘剪切口明显，与
2al河床砂卵石（Q4）接触。滑坡体总体地形坡向N60°～70°W。
滑坡区出露的地层主要有：二叠系上统长兴组（P2c）中厚层灰岩，下部
常夹碳质页岩；龙潭组（P2l）上部为碳质页岩夹煤层，下部为厚3.4～6.5 m的
粘土岩；二叠系上统茅口组（P1m）为中厚层灰岩夹泥质灰岩；地表分布第四系坡
积层（Q 4 dl ）。滑坡地段在构造上位于照壁山倒转向斜核部附近，有近南北向断裂之瓦窑堡断裂（F5）从滑坡后缘一带通过。瓦窑堡断裂走向北东，倾
向北西，倾角54°左右，延伸约24 km，上、下盘均为灰岩，滑坡一带下盘为龙潭组之碳质页岩。断层破碎带一般厚10～40 cm，由断层角砾、挤压破碎透镜体等组成。
勘探资料表明，组成滑坡体的物质主要有：上部为第四系坡积层之块碎石夹粘土，厚2～10 m，在瓦ZK2内侧地段，块碎石夹粘土层之下有一粘土层，厚0～18 m，横向展布约180 m，纵向展布约130 m；坡积层之下为由灰岩组成的假基岩，厚15～42 m。假基岩在滑坡体后缘段产状为N24°E/NW∠25°；中段为N21°～55°E/NW∠46°～54°；前缘为N9°～10°E/SE∠9°～10°，并见有明显的反倾特征。滑坡床为茅口组灰岩，产状为N21°～53°E/NW∠46°～54°，钻孔岩心中，在近滑床附近局部可见擦痕和镜面。滑动带土厚1.7～2.2 m，在组成滑动带的物质中，上部为粘土夹碎石，粘土为棕黄色，呈可塑状，粘粒含量为40%～50%；下部以块碎石夹粘土为主，块碎石呈棱角状 次棱角状，个别碎石已见磨圆，有明显擦痕。根据滑坡体的组成物质、结构及钻孔资料，滑坡体物质透水性好，滑坡体内地下水贫乏，地下水位高程稳定在825～831 m，位于滑坡床以下的基岩中。
3滑坡的成因及形成机制分析
瓦窑堡滑坡处于照壁山倒转向斜核部附近，岩体中裂隙发育，主要裂隙产状为：（1）N56°E/SE∠14°; （2）N24°W/NE∠55°；（3）N32°～
46°E/SE∠72°～78°。坡前有绵远河流过，由于河流侧向淘蚀冲刷，从而有利于边坡临空面的形成。滑坡的形成与其所处的地形、地貌、地层岩性及地质构造密切相关。滑坡体后的岸坡为瓦窑堡断层切割，断层走向平行于岸坡，倾向坡外，倾角为44°～55°。岩层在裂隙切割下，特别是N56°E/SE∠14°这一组缓倾角裂隙与其它裂隙和岩层面之间易形成不利组合，并在受到断层影响以及边坡岩体在长期自重应力作用下，沿瓦窑堡断层破碎带附近产生了一系列拉裂面，从而产生了蠕变卸荷作用，同时也为地表水沿拉裂面下渗提供了有利条件。地下水沿岩石层面或穿过裂隙向绵远河排泄，在地下水长期作用下，使裂隙间的咬合力进一步降低，从而降低了边坡岩体的抗剪强度，加速了边坡岩体的变形。 而在1934
年8月连续7 d特大暴雨的情况下，地表水沿断层破碎带及拉张裂隙快速渗入，且来不及排泄于河床，在孔隙水压力和动水压力的共同推动下，边坡岩体向临空面滑移，从而形成了较大规模的滑坡，并曾一度堵断绵远河。
综上所述，该滑坡是在特定的地质条件下，由于诸方面的综合作用，在由蠕变 拉裂 岩体压碎变形 破裂面扩张贯通 滑移的机制下形成的。 4稳定性验算及评价
4.1计算边界条件及参数的确定
(1)按滑动面基本呈折线型的特点，选用“分段推力传递法”进行稳定性验算。根据瓦窑堡滑坡的地貌特征及滑体的结构特征，选择具代表主滑方向的破面（瓦Ⅰ）为计算破面，计算块段划分详见图1，其计算公式如下：
式中Pi为第i块段剩余下滑力；Wi为第i块段滑体重量；Qi为条块间孔隙水压力；
KH为地震系数；Ci为第i块段滑面凝聚力；Li为第i块段滑面长度；Pi-1为第I-1块段剩余下滑力；αi为第i块段滑面坡角；Ui为滑面上孔隙水压力；ψi为传力系数，ψi=cos(αi-1-αi)- sin (αi-1-αi) tg φi；tgφi为第i块段滑面内
摩擦系数；Kc为滑坡推力安全系数，极限平衡时K c=1.0 ；
(2)因滑坡两侧缘冲沟已切割至滑床基岩，故可不考虑侧向摩擦阻力；
(3)考虑到滑坡体天然地下的水位在滑动面以下的基岩内，因此，在天然状态下滑块重量计算时用各岩层的天然容重。在水库蓄水位为909.5 m，滑坡体部分被水淹没时，水位线以上仍用天然容重，蓄水位以下用浮容重。在水库放水至死水位887 m，正常蓄水位以上用天然容重，死水位至正常蓄水位之间部分用饱和容重，死水位以下用浮容重；
(4)由于该滑坡为已经形成多年的古滑坡，因此采用反算法求得滑面抗剪强度φ=20°，C =0.045 MPa。再根据滑动面物质组成特征，结合工程类比并考虑水库蓄水后在水的浸润作用下滑坡土体被软化，其强度降低的可能，故按反算值折减0.8倍后，确定用于本滑坡稳定计算的内摩擦角为16°，凝聚力C=0.035 MPa。根据试验成果，确定滑坡体中的块碎石夹粘土天然容重为1.83 t/m3，饱和容重为2.03 t/m3，粘土天然容重为1.75 t/m3，饱和容重为2.03 t/m3。假基岩则在灰岩试验指标类比后，其天然容重使用2.25 t/m3，饱和容重用2.03 t/m3。
4.2验算结果
使用计算机对该滑坡在多种不同因素组合情况下的稳定性进行计算，计算成果见表1。
通过上述计算表明，滑坡体在天然状态下处于稳 定状态，与实际情况相吻合，从1934年形成滑坡到现在未见滑坡有任何活动迹象。在水库蓄水后并考虑地震因素，滑坡仍可处于稳定状态，仅在水库放空时并考虑在地震因素影响的情况下，滑坡将处于临界稳定状态，有可能整体失稳。
5建议处理措施
通过验算得知，在大多数情况下滑坡仍可处于稳定状态。鉴于瓦窑堡滑坡所处位置与水库大坝的关系及对水库正常运行的重要性，以及计算时确定边界条件和选择参数的局限性，故在选择坝址时，为确保水库正常运行不受影响，建议对滑坡体前缘部位采取适宜的抗滑工程处理措施，不能随意人为破坏滑坡体的基本形态。本区地处绵远河暴雨多发带，年降雨量大，滑坡体后缘应适当布置排水设施。
四川水力发电